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西門子S7-400在萊鋼工業(yè)除鹽水改造中的應(yīng)用


摘要:本文主要介紹了萊鋼25MW發(fā)電機(jī)項(xiàng)目除鹽水生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝和控制系統(tǒng)的功能,S7-400硬件、軟件的組態(tài)設(shè)計(jì)原理,及如何充分應(yīng)用S7-400可編程控制器的功能塊實(shí)現(xiàn)的各種控制技術(shù)方案。

  關(guān)鍵詞:除鹽水工藝;S7-400;Profibus-DP ;自動(dòng)控制;變頻調(diào)速



  Abstract: The article mianly introduce the production craft of the 25MW production electrical machinery project desalinization water product line of Laigang and control system fuction, the S7-400 hardware and software configuration principle of design ,and how applied the S7-400 programmable controller fully the function block realization each kind of control technology plan.

  Keywords:desalinization water craft;S7-400 ; Profibus-DP; automatic control; variable frequency regulating speed



  1 引言

  除鹽水站作為萊鋼銀山型鋼公司25MW發(fā)電工程的主要設(shè)施,擔(dān)負(fù)著供應(yīng)三臺(tái)130t鍋爐和四臺(tái)150t除氧器用水的重要任務(wù)。從現(xiàn)場除鹽水生產(chǎn)來看,自動(dòng)化監(jiān)控程度低,絕大部分的水泵是人工操作控制,在新的改造項(xiàng)目中需要在原先生產(chǎn)工藝上增加多介質(zhì)、活性炭過濾器以及陰陽離子置換器等高新技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備,所以更加需要對(duì)整個(gè)除鹽水站進(jìn)行自動(dòng)化控制的改造,從而可以節(jié)約能源,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,大大提高生產(chǎn)水平。

  2除鹽水生產(chǎn)工藝簡介

  除鹽水改造后的生產(chǎn)線主要設(shè)備有6個(gè)多介質(zhì)和6個(gè)活性炭過濾器,超濾裝置,反滲透裝置,脫碳風(fēng)機(jī),陰離子和陽離子交換器,以及生水泵3臺(tái)(1臺(tái)變頻),高壓泵6臺(tái),4臺(tái)除鹽水泵(1臺(tái)變頻),反滲透出水泵3臺(tái)(1臺(tái)變頻)等。生產(chǎn)工藝圖見圖1:

 




  3 系統(tǒng)組成及軟件設(shè)計(jì)

  根據(jù)工藝的要求,萊鋼銀山型鋼公司25MW發(fā)電工程除鹽水站PLC控制系統(tǒng)采用一套西門子的SIMATIC的S7-4007-400掛ET200結(jié)構(gòu),由一個(gè)主站、三個(gè)從站和兩個(gè)PC站(上位機(jī))組成。用S7-400系列模塊做主站,S7-300系列模塊作從站,主站通過PROFIBUS總線電纜和接口模塊與從站通訊,這樣的構(gòu)架既保證了PLC系統(tǒng)的先進(jìn)性又為用戶節(jié)省了成本。主站是由一個(gè)支持冗余的底板和S7-400系列電源模塊、CPU模塊、CP模塊組成,模塊支持熱插拔。從站是ET200M分布式系統(tǒng),是在工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常使用的PROFIBUS DP現(xiàn)場總線上的從站,用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置。


  3.1 硬件配置

  本系統(tǒng)是建立在S7-400控制器、DELL 的Pentium工控機(jī)平臺(tái)之上的分布式系統(tǒng)。S7-400是模塊化PLC系統(tǒng),采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通訊,每個(gè)控制器可以控制64個(gè)回路,******的可處理131072個(gè)I/O點(diǎn),其中模擬量I/O點(diǎn)數(shù)為168個(gè),邏輯掃描率為1.25MB/S。S7-400與上位機(jī)采用工業(yè)以太網(wǎng),通訊速率為100Mbps。系統(tǒng)主要硬件配置和I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1和表2,系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)見圖2:

 




 




 




  除鹽水生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)由兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成,一級(jí)是過程控制級(jí),二級(jí)是基礎(chǔ)控制級(jí)。

  第一級(jí)——過程控制。以S7-400PLC系統(tǒng)作為主要控制核心,由兩臺(tái)上位機(jī)、PLC控制單元加以太網(wǎng)卡等組成工業(yè)以太網(wǎng),監(jiān)控站利用組態(tài)軟件WinCC實(shí)現(xiàn)對(duì)工作現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督控制,中央處理器采用CPU416,I/O系統(tǒng)采用ET200M,通過ET200分布I/O通訊對(duì)流量、液位、pH值、出口壓力等參數(shù)進(jìn)行采集,上位機(jī)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)送到服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,進(jìn)行保存和數(shù)據(jù)處理。過程控制級(jí)通過工業(yè)以太網(wǎng)將上位機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測與控制點(diǎn)緊密的結(jié)合為一個(gè)整體,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在線遠(yuǎn)程診斷功能。

  第二級(jí)——基礎(chǔ)自動(dòng)化。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)集成的最底層,主要是連接現(xiàn)場設(shè)備。主站S7-400 PLC通過PROFIBUS-DP網(wǎng)與從站通信,一方面主站將控制數(shù)據(jù)電機(jī)速度設(shè)定、溫度、壓力設(shè)定、接觸器吸合及斷開等發(fā)送到傳動(dòng)裝置;另一方面?zhèn)鲃?dòng)裝置的電機(jī)轉(zhuǎn)速、傳感器流量、溫度、壓力、接觸器觸點(diǎn)的通斷等數(shù)據(jù)通過通信傳送到主站PLC指定的寄存器地址。Profibus-DP主要用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳送,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制功能,是一種高速低成本

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